Los científicos han combinado los datos de la NASA y el procesamiento de imágenes de vanguardia para obtener una nueva visión de las estructuras solares que crean el flujo de viento solar de alta velocidad del Sol. detallado en una nueva investigación publicada hoy en El diario astrofísico. Este primer vistazo a características relativamente pequeñas, apodado "plumelets, "podría ayudar a los científicos a comprender cómo y por qué se forman las perturbaciones en el viento solar.

La influencia magnética del Sol se extiende a miles de millones de millas, más allá de la órbita de Plutón y los planetas, definido por una fuerza impulsora:el viento solar. Este flujo constante de material solar lleva el campo magnético del Sol al espacio, donde da forma a los entornos alrededor de la Tierra, otros mundos, y en los confines del espacio profundo. Los cambios en el viento solar pueden crear efectos del clima espacial que influyen no solo en los planetas, sino también exploradores humanos y robóticos en todo el sistema solar, y este trabajo sugiere que relativamente pequeños, Las características previamente inexploradas cercanas a la superficie del Sol podrían desempeñar un papel crucial en las características del viento solar.

"Esto muestra la importancia de las estructuras y los procesos a pequeña escala en el Sol para comprender el sistema meteorológico espacial y el viento solar a gran escala, "dijo Vadim Uritsky, un científico solar en la Universidad Católica de América y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, quien dirigió el estudio.

Como todo material solar, que se compone de un tipo de gas ionizado llamado plasma, el viento solar está controlado por fuerzas magnéticas. Y las fuerzas magnéticas en la atmósfera del Sol son particularmente complejas:la superficie solar está atravesada por una combinación en constante cambio de bucles cerrados de campo magnético y líneas de campo magnético abierto que se extienden hacia el sistema solar.

Es a lo largo de estas líneas abiertas del campo magnético que el viento solar escapa del Sol al espacio. Las áreas de campo magnético abierto en el Sol pueden crear agujeros coronales, parches de densidad relativamente baja que aparecen como manchas oscuras en ciertas vistas ultravioleta del Sol. A menudo, incrustados dentro de estos agujeros coronales hay géiseres de material solar que salen del Sol durante días a la vez, llamados penachos. Estas columnas solares aparecen brillantes en vistas ultravioleta extremas del Sol, haciéndolos fácilmente visibles para observatorios como el satélite Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y otras naves e instrumentos espaciales. Como regiones de material solar particularmente denso en campo magnético abierto, las plumas juegan un papel importante en la creación del viento solar de alta velocidad, lo que significa que sus atributos pueden dar forma a las características del propio viento solar.

Usando observaciones de alta resolución del satélite Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, junto con una técnica de procesamiento de imágenes desarrollada para este trabajo, Uritsky y sus colaboradores descubrieron que estas plumas en realidad están formadas por hebras de material mucho más pequeñas, que ellos llaman plumelets. Mientras que la totalidad de la pluma se extiende a lo largo de unos 70, 000 millas en las imágenes de SDO, el ancho de cada filamento plumelet tiene solo unos pocos miles de millas de ancho, que van desde alrededor de 2, 300 millas en el más pequeño a alrededor de 4, 500 millas de ancho para las plumas más anchas observadas.

Aunque el trabajo anterior ha insinuado la estructura dentro de las columnas solares, esta es la primera vez que los científicos han observado plumelets con un enfoque nítido. Las técnicas utilizadas para procesar las imágenes redujeron el "ruido" en las imágenes solares, creando una vista más nítida que reveló los plumelets y sus cambios sutiles con detalles claros.

Su trabajo, se centró en una pluma solar observada el 2 y 3 de julio, 2016, muestra que el brillo de la pluma proviene casi en su totalidad de las plumas individuales, sin mucha pelusa adicional entre estructuras. Esto sugiere que los plumelets son más que una característica dentro del sistema más grande de un penacho, sino más bien los bloques de construcción de los que están hechas las plumas.

"La gente ha visto estructuras en y en la base de las plumas durante un tiempo, "dijo Judy Karpen, uno de los autores del estudio y jefe del Laboratorio de Meteorología Espacial de la División de Ciencias Heliofísicas de la NASA Goddard. "Pero hemos descubierto que el penacho en sí es un paquete de estos más densos, plumelets que fluyen, que es muy diferente a la imagen de las plumas que teníamos antes ".

También encontraron que las plumas se mueven individualmente, cada uno oscila por sí solo, lo que sugiere que el comportamiento a pequeña escala de estas estructuras podría ser un factor importante detrás de las interrupciones en el viento solar, además de su colectivo, comportamiento a gran escala.

Buscando firmas plumelet

Los procesos que crean el viento solar a menudo dejan firmas en el propio viento solar:cambios en la velocidad del viento, composición, temperatura, y campo magnético que puede proporcionar pistas sobre la física subyacente del Sol. Los plumelets solares también pueden dejar tales huellas dactilares, revelando más sobre su papel exacto en la creación del viento solar, aunque encontrarlos e interpretarlos puede ser su propio y complejo desafío.

Una fuente clave de datos será la sonda solar Parker de la NASA, que ha volado más cerca del Sol que cualquier otra nave espacial, alcanzando distancias tan cercanas como 4 millones de millas de la superficie solar al final de su misión, captura mediciones de alta resolución del viento solar cuando oscila junto al Sol cada pocos meses. Sus observaciones, más cerca del Sol y más detallado que los de misiones anteriores, podría revelar firmas plumelet.

De hecho, Uno de los primeros e inesperados descubrimientos de Parker Solar Probe podría estar relacionado con los plumelets. Durante su primer sobrevuelo solar en noviembre de 2018, Parker Solar Probe observó cambios repentinos en la dirección del campo magnético del viento solar, apodado "zigzag". La causa y la naturaleza exacta de los retrocesos sigue siendo un misterio para los científicos. pero estructuras a pequeña escala como plumelets podrían producir firmas similares.

Encontrar firmas de los plumelets dentro del propio viento solar también depende de qué tan bien sobrevivan estas huellas dactilares a su viaje lejos del Sol, o si quedarían borradas en algún lugar a lo largo de los millones de millas que viajan desde el Sol hasta nuestros observatorios en el espacio.

La evaluación de esa pregunta se basará en observatorios remotos, como la ESA y el Solar Orbiter de la NASA, que ya ha tomado las imágenes más cercanas del Sol, incluida una vista detallada de la superficie solar, imágenes que solo mejorarán a medida que la nave espacial se acerque al Sol. La próxima misión PUNCH de la NASA, dirigida por Craig DeForest, uno de los autores del estudio de plumelets estudiará cómo la atmósfera del Sol se transforma en viento solar y también podría proporcionar respuestas a esta pregunta.

"PUNCH observará directamente cómo la atmósfera del Sol se transforma en viento solar, ", dijo Uritsky." Esto nos ayudará a comprender si las plumas pueden sobrevivir a medida que se propagan lejos del Sol, si es que pueden inyectarse en el viento solar ".